一种钛氮共添加耐磨耐蚀高铬铸铁及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高铬铸铁及其制备方法，特别涉及一种钛氮共添加型高铬铸铁及 其制备方法，属于耐磨耐蚀材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 火力发电厂在发电过程中由于煤炭的燃烧而产生大量的S02气体，S0 2排放到大气 中不仅能形成酸雨，对环境造成严重的破坏，而且对人类的呼吸道有一定的刺激作用，成为 人类健康的隐患，因此，为了保护大气环境，需要对火力发电厂产生的烟气进行脱硫处理。 目前，石灰石（石灰）_石膏湿法脱硫工艺技术最成熟的标准脱硫工艺技术，而脱硫渣浆泵 是石灰石（石灰）_石膏湿法脱硫工艺中的关键部件，起到循环和输送吸收S02的渣浆的作 用。基于石灰石（石灰）_石膏湿法脱硫工艺的特点，脱硫渣浆泵壳和叶轮的工作环境为： ⑴弱酸环境，PH值在4~6之间；（2)较大尺寸的软质点石膏块粒，粒度大约2~5mm;(3) 较小尺寸的硬质点氧化物矿物粉粒，粒度大约500ym左右；(4)有较弱浓度的Cr和F 蚀。这就要求制造脱硫渣浆泵的材料在具有较好耐磨性的同时具有良好的耐蚀性。
[0003]目前，脱硫渣浆泵主要由高铬铸铁制造。虽然材料的耐磨性与其磨损工况有很大 的联系，但对于材料本身而言，硬度对其耐磨性能有很大影响，因此，提高合金中的析出相 和基体的硬度都能提高材料的耐磨性，但硬度并不是越高越好。硬度过高的基体相，脆性大 韧性差，反而容易断裂和剥落，硬度大的析出相如果为颗粒状，也容易从基体中分离出去， 反而成为磨料，而呈网状分布的硬质析出相，还会破坏基体的韧性。高铬铸铁能满足脱硫渣 浆泵工况下的耐磨要求主要是因为它含有大量硬度高且孤立分布的M7C3型碳化物，这样碳 化物既能起到耐磨的作用，又不至于割裂基体而破坏材料的韧性。由脱硫渣浆泵的工况可 知，泵壳与叶轮的磨损并不是单纯的机械磨损，而是伴随着弱酸介质的腐蚀，因此，为了提 高材料的抗磨损性能，很重要的一个方面是提高其耐蚀性能。电化学腐蚀是金属最普遍的 腐蚀形式，危害性也最大，电化学腐蚀是金属在电解质中由于原电池反应而引起的破坏。因 此，对于多相组成的合金而言，要想提高它的耐蚀性能，主要考虑降低各相之间的电势差和 减少原电池的数量，也可以考虑在合金表面形成致密的氧化膜以将合金与腐蚀介质隔开。 加入合金元素是提高铸铁耐蚀性能的主要途径。对于高铬铸铁而言，奥氏体基体作为负极 电极电位最高而最有利于材料耐蚀性能的提高，因此，现在常用脱硫渣浆泵用高铬铸铁都 添加了较高含量的Ni、Cu、Mn等奥氏体稳定元素，也添加了较高含量的Mo来进一步提高 基体的电极电位，而基体中固溶的大量Cr元素可以使基体表面形成一层致密的氧化膜，从 而使高铬铸铁的耐蚀性能大幅提升。目前，应用较为广泛的脱硫渣浆泵用高铬铸铁有A49、 KmTBCr26和Cr30A，然而，这类合金面临着脆性大（ak< 6J/cm2)、铸造性能差等问题，不能 满足实际生产日益增长的需求。
【发明内容】
[0004][0005][0006] 本发明为了解决现有脱硫渣浆泵用高铬铸铁主要存在的脆性大、铸造性能差和生 产成本高的缺点，提供了一种钛氮共添加型高铬铸铁及其制备方法。本发明所述高铬铸铁 在脱硫渣浆泵工况下耐磨耐蚀性能良好、冲击韧性较高、铸造性能优良且成本低廉。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明的钛氮共添加型高铬铸铁的化学组成以质量百分 比计为：(： ：1.8%~2.8%、51:1.0%~1.5%、]\1〇:1.5%~2.5%、0 :21%~27%、附： 1. 0%~2. 5%、Cu:1. 0%~2. 0%、Ti:0? 4%~0? 8%、N:0? 3%~0? 6%、Mn彡 1. 0%、 P彡0? 1%、S彡0? 05%和余量的Fe。
[0008] -种钛氮共添加耐磨耐蚀高铬铸铁的制备方法，其特征在于该制备方法是由下述 步骤完成的：
[0009]步骤一、配料：
[0010] 按产品的化学组成配比（以质量计，即按C:l. 8%~2.8%、Si:1.0%~1.5%、 Mo:1. 5%~2. 5%、Cr:21%~27%、Ni:1. 0%~2. 5%、Cu:1. 0%~2. 0%、Ti:0? 4%~ 0? 8%、N:0? 3%~0? 6%、Mn彡1. 0%、P彡0? 1%、S彡0? 05%和余量为Fe)用废钢、回炉 料、络铁、钥铁、电解铜、电解镇、娃铁、氣化络铁以及钦铁进彳丁配料；
[0011] 步骤二、熔炼：
[0012] 先向熔炉内加入废钢、回炉料、钼铁、电解铜以及电解镍，加热熔化，待炉料全部熔 化形成熔池后，再依次加入铬铁、硅铁和氮化铬铁进行熔炼，待炉料熔清后，调整炉渣成分， 加入脱氧剂进行脱氧，最后加入钛铁，炉前化验铁液成分，将铁液成分控制在要求范围内；
[0013] 步骤三、浇注：
[0014] 将铁液出炉至浇包中，静置3~5min，进行浇注，等铸型中铁液凝固、冷却至室温 后打箱，经清理后得到铸件。
[0015] 本发明熔炼用的设备可使用感应电炉等。
[0016] 铸件的硬度满足使用要求可在铸态下使用，铸件的硬度不能满足使用要求的，可 以对铸件进行淬火再回火处理。
[0017] 本发明采取合适的加料顺序可精确控制铁液成分，避免合金元素的烧损。最先加 入的废钢和回炉料熔炼形成熔池，有利于后续的合金元素的加入与熔炼。Mo、Cu和Ni等高 熔点、不易烧损合金元素在最开始加入，Cr、Si、N和Ti这些易烧损元素按烧损难易程度由 难到易依次加入。<